На первый взгляд изучение взрывов - плохая идея. Слишком быстро, чтобы что-то понять, слишком сложно чтобы разобраться и, конечно, слишком опасно чтобы делать это постоянно. Российских физиков из объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН) это не останавливает. В гигантском металлическом шаре, установленном в институте на севере Москвы, они моделируют взрывы мощностью до тысячи тонн в тротиловом эквиваленте. Корреспондент "Чердака" побывал на одном из испытаний.

В конце XIX века Эдуард Пиотровский, сотрудник Института судебной медицины в Польше, проводил странные и жестокие эксперименты. Он сажал кроликов перед белыми обоями, разбивал им голову резким ударом молотка, а после звал художника, чтобы зарисовать получившиеся брызги. От раза к разу Пиотровский менял силу удара или его направление, и в результате из его данных и рисунков родился один из методов современной криминалистики - анализ брызг крови.

Работы ученых иногда могут казаться совершенно неэтичными, но часто бывает, что серия жутких или сомнительных научных опытов в конце концов помогает людям сделать жизнь чуть более безопасной. В отдаленном смысле на работу Пиотровского похожи и эксперименты московских физиков из ОИВТ РАН, которые провели уже сотни взрывов мощностями в десятки килограмм тротилового эквивалента.

Для этих экспериментов есть специальная установка - стальной шар диаметром около 11 метров. Еще в советские времена его изготовили на заводе атомных подводных лодок в Северодвинске и сегодня такой масштабной установки для изучения взрывных процессов нет больше ни у одного научного института мира.

Территория ОИВТ РАН расположена в небольшой промзоне на севере Москвы. До МКАД - не больше километра по прямой, до ближайшего метро - около получаса езды на автобусе. В обычные дни здесь не людно, но сегодня физики пригласили на очередное испытание журналистов и как будто специально для них повесили на люке в нижней части сферы два плаката. На одном написано: "Надо мужественно переносить то, что ты не можешь изменить", а на другом "В камеру не входить! Руками не трогать!", и снизу красноречиво пририсован череп с двумя скрещенными костями.

Самих сотрудников института это предостережение, конечно, не касается: они приставляют к люку лестницу и забираются внутрь, чтобы установить там взрыватель и тканную оболочку - чуть позже ее заполнят смесью водорода и воздуха. Потом люк закрывают и тщательно закрепляют по периметру чем-то вроде огромных болтов.

Владимир Фортов, президент РАН и директор ОИВТ РАН, активирует заряд и раздается взрыв. Пол, стены, столы - все сотрясается от вибраций, а внутри громадной металлической сферы стоит плотный, резонирующий гул. На улице около здания слышен только резкий хлопок.

"У нас последние взрывы были более мощные, но этот тоже ничего, интересный, - спокойно подытоживает Вячеслав Петухов, ведущий научный сотрудник ОИВТ РАН и руководитель всех "взрывных" работ со сферой. В этот раз было закачено 7 кубометров газовой смеси, а мощность взрыва составила около 6 кг в тротиловом эквиваленте. Максимальная мощность взрыва, на которую рассчитана установка - тонна в тротиловом эквиваленте.

Подобные эксперименты для физиков института уже обыденность. Сейчас они проводят по взрыву в неделю и никаких серьезных внештатных ситуаций не возникает. Только однажды, уже почти десять лет назад, во время взрыва выбило верхний люк установки и шесть стальных 16-килограммовых башмаков, закреплявших люк, разлетелись на сотни метров. С тех пор физики стали осторожнее и теперь самые страшные эффекты от испытаний - потрескавшиеся стекла в соседних зданиях и разлитая кастрюля супа в институтской столовой.

"Все эти процессы - взрывы, детонации, горение - протекают так быстро и сопровождаются такими большими температурами и давлениями, что вы, как живой человек, никак не можете адекватно описать это явления, - говорит Владимир Фортов. - Поэтому наша камера оснащена измерительными приборами, проводящими полную диагностику с временным разрешением в несколько микросекунд".

Одни датчики следят за распространением пламени, другие - отслеживают интенсивность и скорость ударной волны, возникающей вместе со взрывом. Кроме того, во время некоторых опытов ведется фото и видеосъемка.

В серии экспериментов физики меняют состав газовой смеси, устанавливают внутри сферы различные перегородки и следят, как эти условия повлияют на силу взрыва и при каких из них запустится циклическая детонация - самый разрушительный режим горения, когда возникает ударная волна с амплитудой давления до 15 атмосфер.

"По схожим сценариям развивались все самые крупные катастрофы на атомных электростанциях - Чернобыльской АЭС, Фукусиме, АЭС "Три-майл-айленд" в США, - рассказывает Вячеслав Петухов. - Сначала из-за аварии выделялся водород, потом он смешивался с воздухом, детонировал и запускалась мощная взрывная волна, сокрушавшая все вокруг".

Эти разрушительные процессы очень плохо поддаются теоретическому описанию или моделированию, а потому эксперименты российских физиков несут много ценной практической информации. "В нашей установке мы можем изучить действие взрыва на конструкцию и подобрать конструктивные элементы, которые бы этот взрыв гасили. - говорит Фортов. - Мы можем предсказать какие нагрузки будут испытывать различные элементы конструкции АЭС в подобных аварийных режимах, а эта информация очень полезна для инженеров".

Рекомендации, полученные во время экспериментов, уже учитываются при планировании АЭС, а со временем они наверняка пригодятся и для более массового производства - автомобилей на водородном топливе.

Михаил Петров

Источники

Взрывать по науке
Чердак (chrdk.ru), 17/03/2017

Похожие новости

  • 25/03/2016

    Для запуска коллайдера НИКА потребуется около 20 млрд рублей​​

    ​Запуск сверхпроводящего коллайдера НИКА в Дубне может потребовать вложений в размере порядка 20 млрд руб. Об этом в интервью журналистам сообщил Президент Российской академии наук (РАН) Владимир Фортов.
    609
  • 14/12/2016

    Глава РАН Владимир Фортов прокомментировал пополнение в рядах периодической таблицы Менделеева

    Периодическую таблицу Менделеева официально пополнили четыре новых элемента, синтезированных в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, с порядковыми номерами 113, 115, 117 и 118. Два из них получили «российские названия»: московий и оганессон.
    285
  • 01/02/2017

    31 января 2017 года состоялось очередное заседание Президиума РАН

    Члены Президиума заслушали научное сообщение «Мономолекулярные магниты: современные направления дизайна и перспективы применения». Докладчик: академик РАН Сергей Михайлович Алдошин. В докладе представлен краткий обзор истории мономолекулярного магнетизма, а также некоторых современных направлений исследований в этой области в нашей стране и за рубежом.
    283
  • 02/06/2016

    Ядерное предложение, от которого сложно отказаться: Курчатовский институт нашел работу академическим

    ​​Курчатовский институт намерен привлечь РАН к работе по термоядерной тематике, нейтрино и плазме. Почему это происходит без ведома академиков и кто за этим стоит, разбиралась «Газета.Ru». Необычные соглашения, затрагивающие интересы сразу четырех институтов Российской академии наук, готовятся к подписанию Курчатовским институтом, Федеральным агентством научных организаций и Росатомом.
    394
  • 19/10/2016

    Владимир Фортов выступит с докладом на 59-й конференции МФТИ

    ​На пленарном заседании 59-й научной конференции МФТИ выступит академик РАН, выпускник МФТИ Владимир Евгеньевич Фортов. Доклад на тему «Экстремальные состояния вещества на Земле и в космосе» прозвучит 25 ноября 2016 года.
    685
  • 29/03/2016

    Зачем в Дубне строят коллайдер?

    Воссоздать в лабораторных условиях момент образования нашей Вселенной - к этой цели постепенно приближаются ядерные физики мира. И в эти дни они сделали очередной шаг к ней. В России, на "крайнем севере" Подмосковья - в Дубне - начато строительство сверхпроводящего коллайдера тяжелых ионов в рамках гигантского международного научного проекта NICA.
    768
  • 12/10/2016

    Итоги заседания Президиума РАН

    ​11 октября 2016 года остоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук. Члены Президиума заслушали научное сообщение «Гигантское комбинационное рассеяние: применение в химии, биологии и медицине».
    470
  • 02/06/2016

    «Звездные войны»​ между РАН и Курчатовским институтом

    Очередная новость из серии "звездных войн" между РАН и Курчатовским институтом не могла не обеспокоить научное сообщество.  В пятницу в несколько физических институтов - ФИАН, Институт ядерных исследований и Физико-технический институт им.
    972
  • 22/03/2017

    Академик Фортов: достижения современной физики помогут развивать здравоохранение

    ​Применение достижений современной физики поможет решать серьезные задачи в здравоохранении, а разработанная с участием Российской академии наук программа "Физика — медицине" позволит объединить усилия академических ученых разных специальностей, заявил глава РАН Владимир Фортов.
    181
  • 18/03/2017

    Академики РАН обсуждают перенос выборов президента на осень 2017 года

    ​​Выборы президента Российской академии наук (РАН), запланированные на 22 марта, могут быть перенесены на осень 2017 года. Об этом сообщили ТАСС два члена академии, подчеркнув, что действующий президент академии Владимир Фортов сможет принять участия в новых выборах.
    538